太阳能光电/光热一体化技术及其应用进展研究

太阳能光电/光热一体化系统主要由光伏电池组件和太阳能集热器组成,可同时实现光伏发电和光热利用,从而有效地提高了太阳能的综合利用效率。文章首先从光伏组件和光热部件着手,分析了PV/T系统的结构和各项性能;然后,概述了目前常用的PV/T热水系统性能评估方法;最后,提出了在推广PV/T系统时还须解决的问题。     

太阳能光伏光热建筑一体化系统的研究

太阳能光伏光热一体化不仅能够有效降低光伏组件的温度,提高光伏发电效率,而且能够产生热能,从而大大提高了太阳能的转换效率。对光伏光热建筑一体化(BIPV/T)系统的两种主要模式:水冷却型和空气冷却型系统的工作原理和系统模型进行了理论介绍,详细说明了两种系统中热产品在家庭中的应用。并对目前研究情况下两个系统中存在的问题提出了改进方案。与常规建筑相比,光伏光热建筑减少了墙体得热,改善了室内空调负荷状况,提高了建筑节能效果。     

联合热泵的光伏光热一体化系统的性能评价

建立了联合热泵的光伏光热一体化系统和水冷式光伏光热一体化系统的数学模型,比较了两者的光伏电池温度、热水温度、电效率、热效率以及能量收益。研究结果表明,联合热泵的光伏光热一体化系统的光伏电池温度远低于水冷式光伏光热一体化系统,能达到较高的电效率和热效率。通过分析得出:联合热泵的光伏光热一体化系统的能量收益低于水冷式光伏光热一体化系统,但在以供热为主的情况下,联合热泵的光伏光热一体化系统具有明显的优势。     

基于虚拟储能的建筑可再生能源系统设计与优化

以建筑可再生能源系统为研究对象,设计太阳能光伏光热互补的热电联产系统,实现太阳能向电能和热能的梯级、高效转换,且太阳能供热效率与总效率分别达到49％和79％.在此基础上,系统采用虚拟储能方法,主动调控建筑热负荷,降低储热装置的容量,使得典型日的储热量占建筑全天累计热负荷的比例由25.9％降至11.0％;提高太阳能供热量...     

带冷凝除湿的湿空气透平热电联产系统

建议了一种新的基于加湿和冷凝除湿混合循环的湿空气透平热电联产系统,可提高城市热电联产系统的发电和能源利用效率,实现燃料和热源的多样性,降低主机投资和装置回收周期。利用直接式除湿器进一步回收潜热和改善系统。基于节点能量平衡的热力性能分析方法,揭示了关键参数对系统性能影响的特性规律。分析表明:借助联合应用加湿和除湿过程,系统主机的优化压缩比可以低选,发电和热电效率相应提高,有利于实用、经济、环保地实现分布式热电联产节能工程。     

光伏窗发电供热系统的应用性研究

提出一种基于光伏光热建筑一体化设计的光伏窗发电供热系统,包括光伏双层窗、供热系统和发电系统。其中,光伏双层窗是由光伏板和Low-E玻璃通过窗体框架形成的一个密闭中空结构,循环工质流经密闭中空结构吸收光伏板上的大部分热能,以降低光伏板表面的温度,提高光电转换效率;在冬季通过地热管对室内辐射供暖,夏季可用于供应生活热水。该光伏窗发电供热系统既能满足传统窗户的采光要求,同时能解决房屋室内隔热问题,在光伏发电的同时供应热量,可有效提升能源利用效率,降低建筑的室内能耗。     

一种新型全铝扁盒式PV/T热水系统

将单晶硅光伏电池与全铝扁盒式太阳能热水器集热板通过特殊工艺粘结起来,制成了一套自然循环式光伏光热一体化(PV/T)系统,在利用太阳能发电的同时提供热水。于04年7月-10月在合肥地区进行了室外实验,测试并讨论了该系统以不同水量和不同初始水温运行时的光电光热性能。结果表明,当m/Ac>80kg/m2时,这种PV/T热水系统的发电效率在10.15%左右,热效率在50%左右,光电光热总效率可以达到60%左右,光电光热综合性能效率可以达到70%左右。相对于单纯的光伏系统或自然循环式太阳能热水系统,这种PV/T热水系统具有占地面积小、综合效率高等优点。     

小型热电联产蒸汽供热系统的能耗分析

目前,有些小型热电联产系统运行不合理、冷源损失大、节能效果不理想.通过对某小型热电联产系统全年运行状况的凋查,计算了热电机组的发电效率、热效率及汽机冷源能量损失,分析了小型热电联产系统能耗大的主要原因,提出了提高热电联产系统能源利用效率、改进热电联产集中供热形式等措施,为热电联产系统改造和扩建工作提供参考.     

小型热电联产系统能耗分析

针对部分地区小型热电联产系统运行不合理、冷源损失大、节能效果不理想的问题,通过对某小型热电联产系统全年运行状况的调查,计算了热电机组的发电效率、热效率及汽机冷源能量损失,分析了小型热电联产系统能耗大的主要原因,提出了提高热电联产系统能源利用效率、改进热电联产集中供热形式的措施,为热电联产系统改造和扩建工作提供参考。     

光伏-温差热电混合发电模块的性能特性

建立了光伏-温差热电混合发电模块的数学模型,导出模块的输出功率和效率表达式,对混合发电模块进行了仿真及试验,揭示了光伏-温差热电混合发电模块的性能特性。研究结果表明,使用混合发电模块可实现能源的梯级利用,提高太阳能的利用率和系统的效率及输出功率。     

微热管阵列光伏光热组件瞬时效率实验研究

将新型平板热管——微热管阵列应用于太阳电池的散热,制成光伏光热一体化组件,在降低电池温度提高发电效率的同时对余热进行收集利用,达到热电联供的目的。为了测试微热管阵列光伏光热组件的性能,对该组件进行瞬时效率实验,测得瞬时热效率曲线的截距η0可达到41.4%,斜率FRUL为3.95,20℃入口温度时的太阳能利用总效率可达到50%以上,综合性能效率达70%以上;瞬时热效率随室外环境温度的升高而增加,随冷却介质入口温度的增加而减小,环境温度为6℃和19℃时的瞬时热效率相差10%以上,入口温度是20℃的瞬时热效率比40℃时高8.5%。背板温度是影响电效率的关键因素,在测试期间,光伏光热组件电效率保持在10.5%~12.3%之间。     

基于CIGS薄膜光伏组件余热利用的CIGS-BIPV/T系统的实验研究

为了在建筑光伏一体化(BIPV)项目中最大限度地利用太阳能,基于光伏组件余热利用,将CIGS薄膜光伏组件与热泵机组相结合,构建热电联产模式,形成CIGS-BIPV/T系统,并对此系统在北京地区室外环境下的实际运行性能进行了实验研究,测试了不同工况下CIGS-BIPV/T系统的运行特性,以便为光伏发电系统与热泵机组联合运行提供参考。     

矩阵型聚光光伏光热一体化系统热电性能研究

提出了一种矩阵型聚光光伏光热一体化系统,设计并制作了具有传热效率高等优点的水冷型PV/T接收器;设计了聚光比为13.58的聚光太阳能系统,并建立了实验系统;研究了太阳辐射强度的变化对电池性能的影响,以及太阳辐射强度对聚光系统综合热电性能的影响。实验结果表明:在相同环境和实验条件下,聚光太阳电池输出的最大电功率为65.1 W,对应的光电转换效率为12.1%;非聚光太阳电池输出的最大电功率为8.3 W,对应的光电转换效率为13.4%;而矩阵型聚光光伏光热一体化系统的热电综合效率达到71%。     

两种不同结构的光伏光热一体化系统的性能分析

文章对光伏光热一体化热泵(PV/T-HP)系统和光伏光热一体化热管(HP-PV/T)系统进行了对比实验,并分析了这两种PV/T系统的热水温度、光热转化效率、光电转化效率、光伏电池板温度、火用效率以及一次能源节约效率等参数。研究结果表明:PV/T-HP系统的光热转化效率、光电转化效率相对较高;通过火用效率分析可知,以节约用电或发电为主要目的时,宜采用HP-PV/T系统;通过一次能源节约效率分析可知,PV/T-HP系统节约化石能源的能力要优于HP-PV/T系统,并且以供热为主要目的且需热量较大时,适宜采用PV/T-HP系统。     

基于光伏建筑一体化及多种能源互补的微电网研究

光伏建筑一体化(BIPV)及风能、生物质能、微型涡轮发电机组、燃料电池、能量储存系统等多种新能源互补的微型发电系统和包含监测、通讯、控制、电力调度和热能调度的上层控制系统所组成的微电网将是解决光伏并网的一个重要方向。微电网的关键特性取决于电力电子技术、通讯和控制技术、多点接入的BIPV及多能互补的微型发电系统的设计技术。热电联产技术和光伏发电的预测技术将在微电网中得到广泛应用。     

太阳能PV/T集热系统性能优化研究

水工质太阳能PV/T(光伏/光热)集热技术可实现电热联产,应用潜力巨大,但在电热联产能量转化及系统优化方面的研究不够深入。文章采用验证后的TRNSYS模型,对水工质PV/T(光伏/光热)集热器及系统进行了优化研究。结果表明,在基准工况下,优化后的PV/T集热器发电效率、热效率和总效率相比优化前分别相对提升50.22%,27.47%和32.92%。以PV/T集热系统CO₂排放最低为优化目标,系统存在最佳工质质量流量、最佳温控器设置温差和最佳水箱体积,优化后的系统在杭州应用时,系统年度热效率、电效率和总效率分别为32.41%,18.65%和51.06%,并且该系统无论耦合电加热还是热泵,在CO₂排放或成本上都具有一定竞争性。     

基于太阳能光伏热利用的光伏/热电(PV/TV)建筑一体化试验研究

将太阳能电池板、集热器、热电发电片结合起来,设计并制成了一套光伏/热电(PV/TV)系统,在利用太阳能电池发电的同时,收集热量并利用其发电。在北京地区进行了该系统的室外模拟试验,测试并讨论了该系统在不同结构和不同环境下的性能,探讨该系统在光伏建筑中的应用。试验结果表明,与单纯的光伏发电系统或太阳能热水系统相比,PV/TV系统具有占地面积小、综合效率高等优点。     

纳米流体太阳能电热联产系统性能研究

提出了一种具有选择性吸收功能的直接吸收式油基纳米流体太阳能电热联产系统,采用油基二氧化钛纳米流体匹配硅光伏电池板以实现对太阳辐射的分波段利用.通过求解辐射传递方程和能量守恒方程,分析了该系统在不同聚光强度和工质循环速率条件下的工作性能.通过与传统电热联产系统中光伏模块工作温度、循环流体出口温度、光热转换效率,以及光电转换效率的比对,验证了该系统能够在维持良好的光伏电池热管理的同时获得相对高品位热能收集.结果表明,在入射光强小于200 kW/m2工况下,该系统中的光伏电池板的工作温度能够维持在330K以下,其系统总的有效输出能相较于采用导热油作为循环工质的传统电热联产系统可实现16％ ～58％的效率提升.     

太阳能光热与热电耦合发电技术综述(下)

正3太阳能光热发电与热电耦合系统(双能源循环发电系统)3.1太阳能光热发电与热电耦合发电系统概念按照太阳能与热电的主辅关系,太阳能与热电耦合发电系统可以分为两大类:太阳能辅助热电系统和热电辅助太阳能发电系统。太阳能辅助热电系统是在常规化石燃料发电机组的设计基     

光储微网的储能优化配置与技术经济分析

在储能系统和光伏发电相结合的统筹规划中,电池储能投资成本、光伏装机容量、光伏并网价格以及热电联产(CHP)的采用对电池储能的容量配置和电池充放电策略具有显著影响。基于分时电价下的光伏储能系统,将电池储能的容量和功率的配置转化为根据电价时段划分的约束优化问题。以某工业园区为研究对象,建立光伏-储能系统功率流模型,优化计算得到经济效益最优化的电池容量和功率配置结果及电池充放电策略。基于内部收益率、光伏自我消纳率等指标,根据光伏上网价格和电网谷段电价的关系划分场景,通过光伏发电容量和电池价格的变化探究光伏-储能系统中电池储能的容量配置、经济效益的变化规律和热电联产对系统的影响。